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解決方案

激光技術(shù)助力癌癥精準治療的“納米智能

星之球科技 來源:中國科學(xué)報2015-11-04 我要評論(0 )   

除去病痛的折磨和對死亡的恐懼,癌癥患者的糟糕狀態(tài),相當程度上也源自藥物毒性與過度治療的過程。


       剃著光頭、面色蒼白、形銷骨立……這是多數(shù)接受治療的癌癥患者給人的第一印象。
除去病痛的折磨和對死亡的恐懼,癌癥患者的糟糕狀態(tài),相當程度上也源自藥物毒性與過度治療的過程。具有強毒副作用的化療藥物進入人體后,在抵達癌癥病灶殺死癌細胞之前,大部分就已被肝臟、腎臟代謝,導(dǎo)致人體正常細胞與器官受損,甚至破壞免疫系統(tǒng),對病人造成不可逆的傷害,“救命”變成了“要命”。
近日,中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院蔡林濤研究員領(lǐng)銜的納米醫(yī)學(xué)研究小組,在前期建立的腫瘤光學(xué)精準治療基礎(chǔ)上,通過采用溫度敏感的磷脂共包載化療藥物阿霉素和光敏劑吲哚菁綠,構(gòu)建了腫瘤可視化精準聯(lián)合治療的“溫敏智能納米雞尾酒”。相關(guān)成果在線發(fā)表于自然出版集團刊物《科學(xué)報告》(Scientific Reports)上。
“智能納米載藥體系顯著提高了藥物的穩(wěn)定性和在腫瘤部位的富集,避免了藥物在體內(nèi)的快速代謝,并能夠在光控釋放下精準給藥,提高癌癥的治療效果。”蔡林濤在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時表示。

“定點定時定量”控制藥物釋放
癌癥的精準治療并非新鮮話題,臨床上也已見應(yīng)用,最典型的就是分子靶向藥物治療。
據(jù)了解,所謂分子靶向藥物治療,主要是針對特定靶標和突變位點的癌癥類型,靶向藥物進入體內(nèi)會特意地選擇致癌位點來發(fā)生作用,使腫瘤細胞特異性死亡,而不會波及腫瘤周圍的正常組織細胞。如果將傳統(tǒng)化療看成是散彈鳥槍來打癌細胞,那么靶向治療就是狙擊步槍,又被稱為“生物導(dǎo)彈”,精準殺滅癌細胞。
然而,靶向治療的缺點也顯而易見,不僅療效不穩(wěn)定,高得離譜的藥價也限制了其普遍推廣。相比之下,蔡林濤團隊構(gòu)建的“智能納米載藥”體系所采用的溫敏包裹材料磷脂和光敏劑吲哚菁綠,都已在臨床上得到了廣泛應(yīng)用,具有成本低廉的優(yōu)勢。
“我們的初衷就是希望可以研發(fā)出能夠服務(wù)大眾低成本健康的治療技術(shù)。”蔡林濤坦言。
和靶向治療的“目標導(dǎo)向”作用機理不同,“智能納米載藥”體系以用藥過程為導(dǎo)向,實現(xiàn)了對藥物釋放“定點、定時、定量”的可視化精確控制。
這一過程并不難理解。具有光敏特性的吲哚菁綠可以看作GPS光學(xué)定位系統(tǒng),它和化療藥物阿霉素共同被包裹在磷脂中,而磷脂不僅是一種包覆材料,其溫敏特性也決定了它兼具“開關(guān)”的功能。在近紅外熒光的照射下,吲哚菁綠一路“示蹤”,引導(dǎo)醫(yī)生監(jiān)控藥物的分布與代謝。當整個包載系統(tǒng)到達腫瘤部位后,近紅外激光激發(fā),腫瘤局部溫度升高,磷脂發(fā)生熔融,“開關(guān)”開啟,藥物得以釋放,從而精準作用于癌細胞,將對其他正常細胞的傷害降至最低。
蔡林濤告訴記者,與傳統(tǒng)給藥手段相比,“智能納米載藥”體系能夠?qū)⒒熕幬锇⒚顾氐母患忍嵘?倍,大大提高癌癥的治療效果。
不僅如此,光敏劑吲哚菁綠本身也可以通過光動力治療和光熱治療直接產(chǎn)生作用,殺滅癌細胞。
進入人體5分鐘左右就發(fā)生分解清除的吲哚菁綠,在磷脂的包裹下提高了穩(wěn)定性。特定波長激光照射時,吲哚菁綠能夠釋放大量單線態(tài)氧和熱量,進而破壞細胞膜及生物大分子,產(chǎn)生細胞毒直接殺死腫瘤細胞。換言之,對于一些特定的腫瘤,不需要搭載化療藥物,僅使用無毒的吲哚菁綠就可以治病。

臨床轉(zhuǎn)化仍需時日
吲哚菁綠穩(wěn)定性的提高,也意味著其“光漂白”效應(yīng)的減緩。
與腫瘤的精準治療類似,腫瘤的光學(xué)示蹤也不是什么新鮮事。但以往有機光敏劑在光照條件下會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或構(gòu)象改變,而失去發(fā)熒光的特性,也就是所謂的“光漂白”效應(yīng),嚴重影響示蹤效果。
在磷脂包裹下,光敏劑吲哚菁綠能夠更加高效地進行光學(xué)示蹤,促進了癌癥可視化治療的發(fā)展。
這種可視化治療手段的應(yīng)用,也使“診療一體”成為可能——醫(yī)生可以在定位、診斷癌細胞的同時就進行給藥治療,并實時監(jiān)控治療效果。傳統(tǒng)的拍片、診斷、手術(shù)/用藥等一套流程,至少要花費病患及家屬數(shù)天的時間,而未來,這一過程將大幅縮短。同時,也可以用于腫瘤外科手術(shù)切除后殘余微小病灶的顯像與光學(xué)清除,進一步掃清腫瘤,抑制其轉(zhuǎn)移,從而極大減少腫瘤復(fù)發(fā)的機會。
事實上,這樣的變化正在一些醫(yī)院發(fā)生。蔡林濤曾在北京軍區(qū)總醫(yī)院觀摩一名食管癌患者的就診過程,從實施光動力治療到結(jié)束,無須麻醉,全程只需一個小時左右,醫(yī)生應(yīng)用的正是一種類似內(nèi)鏡介入的可視化光學(xué)治療手段。
但基于可視化治療的“智能納米載藥”若要投入臨床應(yīng)用,卻仍需時日。
“難點之一是激光光學(xué)光譜器件的研發(fā)。”蔡林濤告訴記者,“智能納米載藥體系”需要將激光光纖整合到內(nèi)窺鏡系統(tǒng)當中。由于內(nèi)窺鏡主要部件依賴進口,導(dǎo)致內(nèi)窺鏡產(chǎn)品的價格十分昂貴,因此我國大部分醫(yī)院都沒有帶有熒光成像診斷與治療功能的內(nèi)窺鏡產(chǎn)品。
“難點之二則是納米光敏劑應(yīng)用于臨床仍待批準。目前,國內(nèi)關(guān)于納米藥物的質(zhì)控標準、毒理與臨床審批困難重重。納米藥物的某些理化指標如粒度等,對藥物釋放吸收生物利用度等有明顯影響。”蔡林濤坦言。因此,在質(zhì)控標準研究中不僅要對含量測定、雜質(zhì)等常規(guī)指標進行研究,還需要對這些理化指標與納米毒性進行標準化研究。
“在納米藥物的質(zhì)控標準研究中,應(yīng)重視哪些指標,這些指標的測定方法及其工藝能否有效控制納米藥物的療效、毒性、重現(xiàn)性及其規(guī)?;a(chǎn),這些都還沒有一個統(tǒng)一的說法。”蔡林濤認為,在這種情況下,國內(nèi)針對納米藥物的質(zhì)控體系和規(guī)范尚難以建立,相應(yīng)的治療技術(shù)手段也難以及時臨床轉(zhuǎn)化。

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光譜器件納米藥物
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